Аморфные тела: свойства и применение

1.

АМОРФНЫЕ ТЕЛА
СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ
АВТОР: НЕМЦОВ АЛЕКСЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ
УЧЕНИК 10 А КЛАССА
МАОУ СОШ №1
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: УЧИТЕЛЬ ФИЗИКИ
МАОУ СОШ №1
ВОРОТНИКОВА АЛЬБИНА НИКОЛАЕВНА

2.

ВВЕДЕНИЕ
Долго считалось, что исследования микромира и микрокосмоса самое интересное в физике. Изучение твёрдых тел – фронт, который
образовался недавно.
В чём же важность исследований твёрдых тел?
Металлы и диэлектрики, полупроводники и магниты и конструкционные
материалы – всё это твёрдые тела. Научный прогресс основан на
использовании твёрдых тел.
Твёрдое тело состоит из миллиарда частиц, которые взаимодействуют
между собой. Это обусловливает появление определённого порядка в
системе
Твердые вещества делятся на два больших класса: кристаллические и
аморфные. Их структура разнообразна.

3.

Объект исследования: аморфные тела
Предмет исследования: свойства аморфных тел и их
применение
Гипотеза: аморфные тела находят всё большее применение,
возникает необходимость в создании новых аморфных тел
Акту
те
м
физ
ра

4.

л и их
ее
нии
Актуальность данной работы: Развитие современной техники
требует от нас поиска и разработки новых материалов, которые
будут иметь более высокие физические характеристики и
уникальное сочетание различных свойств, невозможное для
традиционных материалов
Обосн
оп
эл
важно
Ам
с

5.

енной
вых
кие
ание
нных
Обоснование выбора: Изучение твердых материалов с
определенными механическими, магнитными, электрическими
и другими свойствами является важной областью современной
физики твердого тела. Аморфные тела представляют собой
уникальное сочетание свойств, используемых в различных
областях науки и техники
Новиз
физи
связ
физ
теме

6.

алов с
и,
ся
тела.
ное
х
Новизна: Работа над проектом позволяет глубже понять физику
твёрдых тел, в том числе аморфных. Показать связь теории и
практики, повысить у ребят интерес к физике твёрдого тела, так
как на уроках по данной теме недостаточно глубоко изучается
этот материал.
1. Из
2
2.Из

7.

понять
азать
ес к
нной
риал.
Метод исследования:
1. Изучение литературы и материалов на просторах интернет
сети
2.Систематизация материала о твёрдых телах
3. Проведение экспериментов
Цели работы:
1. Расширить знания о твёрдых телах
2.Изучить аморфные тела, применение и свойства
1.
2.
3. П

8.

орах
х
ства
Задачи:
1. Изучение типов, структуры, свойств и областей применения
твердых тел
2. Провести исследование на тему "Измерение температуры
кристаллизации вещества"
3. Провести исследование на тему "Отвердевание аморфных
материалов"

9.

ТВЁРДЫЕ ТЕЛА
Кристаллы - это твердые вещества, в которых атомы или молекулы
расположены в организованной и упорядоченной структуре.
Лед отражает геометрическую точность внутренней структуры
кристаллического твердого тела. Форма снежинок имеет правильную
геометрическую форму.

10.

ТВЁРДЫЕ ТЕЛА
Внешний вид кристаллов - не главная особенность. Основные физические
характеристики зависят от направления, выбранного в кристалле.
Например при письме карандашом кристаллы графита непрерывно
наслаиваются в одном направлении, оставляя на бумаге тонкий слой атомов
углерода.

11.

ТВЁРДЫЕ ТЕЛА
Анизотропия - свойство характерное
для некоторых материалов,
проявляется в том, что их физические
свойства зависят от направления
внутри кристалла. Все кристаллы
анизотропны.
Металл представляет собой материал
с кристаллической структурой, он
широко используется при изготовлении
различных инструментов, машин и
механизмов.
По внешнему виду и физическим
свойствам крупных кусков металла их
кристаллическая структура непонятна и
не обладает анизотропией.

12.

ТВЁРДЫЕ ТЕЛА
Анизотропия - свойство характерное
для некоторых материалов,
проявляется в том, что их физические
свойства зависят от направления
внутри кристалла. Все кристаллы
анизотропны.
Металл представляет собой материал
с кристаллической структурой, он
широко используется при изготовлении
различных инструментов, машин и
механизмов.
По внешнему виду и физическим
свойствам крупных кусков металла их
кристаллическая структура непонятна и
не обладает анизотропией.

13.

ТВЁРДЫЕ ТЕЛА
Монокристалл - это твердое вещество,
состоящее из множества мелких
кристаллов.
Нужно быть предельно осторожным,
чтобы вырастить крупные
монокристаллы.
Поликристаллические тела обычно
образуются в результате роста
множества кристаллов, которые
связываются и образуют тело.
Поликристаллическое строение
имеют не только металлы. Например,
соль, сахар, сталь, чугун, кварц тоже
принадлежат к этому классу.

14.

АМОРФНЫЕ ТЕЛА
Не все твёрдые тела являются
кристаллами, так как существуют и
аморфные тела.
В аморфных телах атомы
расположены без строгого порядка, и
они не имеют направленности, но
ближайшие атомы имеют
последовательность
Кварц в кристаллическом состоянии
можно представить в виде решетки из
шестиугольников. В аморфном виде
он имеет решетку неправильной
формы, в ней встречаются
пятиугольники и семиугольники
Аморфный кварц
Кристаллический кварц

15.

ОТЛИЧИЕ АМОРФНЫХ ТЕЛ ОТ
ЖИДКОСТЕЙ И КРИСТАЛЛОВ
Мельчайшие частицы в кристалле
выровнены по правильной
кристаллической решетке. В твердом
состоянии аморфное тело имеет
менее упорядоченную структуру, чем
кристалл.
У аморфных веществ нет строгого
порядка мельчайших частиц, из которых
они состоят. Вместо этого они имеют
менее выраженную
последовательность, которая больше
похожа на свойства вязких жидкостей,
чем на свойства твердых тел.

16.

СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ТЕЛ
Аморфные тела обладают
одинаковыми физическими
свойствами во всех
направлениях. В эту
категорию входят стекло,
смола, канифоль, леденцы
на палочке и т. д.
Аморфные вещества ведут
себя как твердое вещество
под кратковременным
внешним воздействием, но
при длительном воздействии
тело начинает обладать
текучестью.

17.

СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ТЕЛ
Атомы аморфных тел колеблются вокруг своего
положения равновесия в течение определённого
времени, подобно жидкости. В отличие от
жидкостей, время их прохождения довольно
длительно. Аморфные тела похожи на
кристаллические, поскольку перемещение атомов
из одного места равновесия в другое происходит
достаточно редко.
Аморфные тела при низких температурах похожи
на твёрдые тела по своим свойствам. Однако при
повышении температуры атомы становятся всё
более и более мобильными, и аморфные тела
начинают постепенно приближаться к свойствам
жидкости.

18.

ПРИМЕНЕНИЕ АМОРФНЫХ ТЕЛ
Аморфные тела имеют широкое
применение в различных областях науки и
техники. Они используются для изучения
физических свойств материалов, а также
для разработки новых продуктов и
технологий.
В авиационной и космической технике для
изучения аэродинамических свойств
планеров и ракет. Также для
исследования электронных свойств
материалов и производственных процессов
Аморфные тела также применяются для
исследования химических процессов, в том
числе процессов конденсации и
кристаллизации, разложения и соединения.

19.

ИССЛЕДОВАНИЕ. ОТВЕРДЕВАНИЕ
АМОРФНОГО ВЕЩЕСТВА
Пробирку с
аморфным
веществом я погрузил
в сосуд с горячей
водой. Вещество стало
жидкостью. Далее
вещество
охлаждалось и при
температуре 52 °C
окончательно
отвердело.
Я составил график
зависимости времени
от температуры.

20.

ИССЛЕДОВАНИЕ. ОТВЕРДЕВАНИЕ
АМОРФНОГО
ВЕЩЕСТВА
График показывает, что при переходе
аморфного вещества из жидкого
состояния в твердое нет процесса
кристаллизации. Эти вещества не
имеют температуры плавления. При
нагревании они размягчаются и
переходят в жидкое состояние. При
охлаждении аморфные вещества
становятся более вязкими.
В аморфном веществе твердое и
жидкое состояния не принадлежат
различным состояниям, поскольку
молекулы расположены беспорядочно.
Вещество может быть жидким и при этом
обладать признаками твердого тела.

21.

ИССЛЕДОВАНИЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
КРИСТАЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА
Я погрузил пробирку с
кристаллическим
веществом в емкость с
горячей водой, тело
нагрелось и
превратилось в
жидкость. . По мере
снижения температуры я
заметил, что вещество
начало
кристаллизоваться, когда
термометр показывал
около 53°C. Я составил
график зависимости
времени от температуры.

22.

ИССЛЕДОВАНИЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ
КРИСТАЛИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА
Из графика видно, что при переходе
кристаллического вещества из жидкого
состояния в твердое и обратно происходит
процесс кристаллизации при определённой
температуре. В веществе образуется или
разрушается упорядоченная кристаллическая
решетка.
В кристаллических веществах при достижении
температуры плавления скорость молекул
меняется. При плавлении упорядоченное
расположение частиц становится
невозможным, кристаллы плавятся. При
кристаллизации скорость молекул становиться
настолько мала, что образуется
кристаллическая решётка и вещество
становиться твёрдым.

23.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе работы я изучил тему "Аморфные тела, их
свойства и применение". Мы часто не замечаем
явления, происходящие вокруг нас, для нас они
стали обыденными и не вызывают удивления. На
уроке физики мы познакомились с телами,
названными аморфными, но этого материала
недостаточно для более полного понимания
особенностей поведения аморфного вещества
при переходе из твердого состояния в жидкое и
обратно. Поэтому я изучил информацию в интернет
сети и литературу, провел ряд экспериментов по
данной теме и нашел ответы на вопросы, которые
меня заинтересовали.